גילויים מקריים במדע

מה משותף לפניצילין, טפלון, ווליום וגלולות למניעת הריון? כולם תוצרים של גילויים מדעיים שהתרחשו במקרה

הסופר והפוליטיקאי הבריטי הוראס וואלפול (Walpole) כתב בשנת 1754 לידידו הוותיק שחי באיטליה, סיר הוראס מאן (Mann), על סיפור שנתקל בו ושמו “שלושת הנסיכים מסרנדיפ” (סיפור מן הסוג של “אלף לילה ולילה”), ובו הנסיכים גילו במסעותיהם “תגליות שלא חיפשו אותן והם גילו אותן בזכות יד המקרה (accidents) וחוכמה סַגאסית (sagacity)”.

וואלפול מגדיר את אופי הגילוי בשם serendipity – סֶרֶנדִיפִּיוּת (נגזר מן השם סרנדיפ – הכינוי ההינדי העתיק למדינת סרי-לנקה). החוכמה הסגאסית המוזכרת בסיפור ניחנה בתפישה מהירה, בהערכת מצב מפוקחת, בשיפוט חריף ובפתיחות מחשבתית.

וואלפול לא התעמק במשמעות הסרנדיפיות מעבר להגדרתה ונהנה מסיפורי התגליות המשעשעים. הגדרת הסרנדיפיטי תועדה במסגרת פרסום חליפת המכתבים בין וואלפול למאן. הם ואחרים לא קישרו את התופעה עם מדע וטכנולוגיה, כי התפתחות הטכנולוגיה בזמנם היתה מצומצמת והיקף התגליות המדעיות היה נמוך. לכן נותר המושג סרנדיפיות במשך שנים רבות בשימוש ספרותי בלבד, ורק ב- 1930 עבר מעולם הספרות אל עולם המדע.

עד לשנת 1950 לא הוזכרה הסרנדיפיות במילונים החשובים, ורק בשלהי המאה ה- 20 נכתבו עליה מספר ספרים. בשנת 1989 נותחה הסרנדיפיות בפרוטרוט כמקור של תהליכים אבולוציוניים במדע על ידי שני המדענים הישראלים אהרן קנטורוביץ' ויובל נאמן. קנטורוביץ' גם הרחיב בהקבלה בין הגילוי המקרי שמוצאו מסרנדיפיות לבין עיוורון אבולוציוני ניאו-דרויניסטי. במאמר זה נדון בסוגי הגילוי המקרי וכן באופנים ובנסיבות שבהם התגלו, זוהו ויושמו גילויים מדעיים מסוג זה.

גילוי סרנדיפי או גילוי נטול סרנדיפיותאפשר לחלק את הגילוי המקרי לשני טיפוסים: 1: גילוי מקרי שאינו קשור לנושא החיפוש המקורי (לחפש את א' ולגלות את ב'). במקרה זה נפתרת בעיה שבעל הגילוי המקרי כלל לא התכוון לפתור או למצוא מלכתחילה. בהשאלה תנ”כית יתאים טיפוס זה לתיאור על שאול ש”הלך לחפש אתונות ומצא מלוכה”. 2: גילוי מקרי שאירע במהלך החיפוש המקורי. הוא מהווה לרוב אפקט של הניסוי במסגרת כוונת המחקר או מטרת המחקר שהוגדרה מלכתחילה.

לפיכך, נכנה את הגילוי מטיפוס 1 בשם “גילוי מקרי סרנדיפי” (גמ”ס) וגילוי מטיפוס 2 יכונה בשם “גילוי מקרי נטול סרנדיפיות” (גם-נ”ס). רוֹבֶּרטס הציע לכנות גילוי מטיפוס 2 בשם “סרנדיפיות מדומה”, אלא שמושג זה אינו אינו מובן די הצורך. סרנדיפיות קיימת או חסרה נראית מתאימה יותר להגדרת טיפוסי הגילוי.

תפקיד החוכמה הסגאסית בגילוי המקרי
בין אם הוא מטיפוס סרנדיפיות ובין אם אינו כזה, מדובר בגילוי המתרחש, מעצם הגדרתו, במפתיע. לכן על החוקר לזהות את הגילוי באמצעות חשיבה שנכללת תחת המושג “חכמה סגאסית” אותה מזכיר הוראס וואלפול במכתבו. מה הם מאפייני החכמה הסגאסית וכיצד היא תורמת לזיהוי הגילוי המקרי ?

תפישה מהירה, הערכת מצב מפוקחת ושיפוט חריףכישורים אלו רלבנטיים לא רק למדען אלא גם לחסרי רקע מדעי, ובלבד שניחנו ביכולות לאתר את הגילוי המקרי ולזהותו.

דוגמא ראשונה היא גילוי הכינין. תחילתו בסיפור עתיק יומין ובלתי מתועד שבו אינדיאני מהרי האנדים, שהיה חולה במלריה, שתה משלולית שהכילה מים מרים שהזכירו לו את טעמה של קליפת עץ הצינכוֹנה. הוא החלים וקישר בין שתיית המים ובין הריפוי שלו. האיש סיפר זאת לקרובי משפחתו שהיו חולים במלריה, אלה שתו מהמים והחלימו אף הם. כנראה שהמיתוס האינדיאני הזה הובא לידיעת הספרדים המיסיונרים, שהבינו את חשיבות הגילוי וסיפקו את קליפת עץ הצינכונה לאירופה. החומר הפעיל בקליפה זוהה בתור כינין ששימש זמן רב כתרופה יעילה נגד המלריה.

הדוגמא השנייה היא הפוטותרפיה כטיפול בצהבת יילודים. אחות בית חולים באנגליה זיהתה במקרה שחולי צהבת יילודים החלימו מהר יותר כששהו ליד חלון מואר. היא דיווחה על כך לממונים עליה והתברר שהאור האולטרא-סגול הפך את הבילירובין (המצטבר בצהבת) לחומר שמופרש ביעילות מהגוף.

הדוגמא השלישית היא פיתוח החיסון נגד אבעבועות שחורות (א”ש), המיוחס לגילוי של אדוארד גֶ'נֶר (Jenner) שעבד כרופא כפרי באנגליה בסוף המאה ה – 18. אחת מנשות הכפר, חולבת פרות שעבדה במקום בעת המגפה, דיווחה לו שחלתה באבעבועות של פרות (א”פ) ולא נדבקה באבעבועות שחורות על אף המגפה. ג'נר קישר בין גורם מחלת א”פ לאפשרות לחסן בו חולים ב- א”ש.

הוא נטל חומר מהאבעבועות של הפועלת הנגועה באבעבועות הפרות והדביק בו מספר ילדים. הם חלו, ולאחר שהחלימו הוא הדביק אותם באבעבועות שחורות. המחלה לא התפרצה אצל הילדים האלה, ותופעות הלוואי היו קלות. ג'נר הוכיח בכך שהילדים התחסנו באמצעות הגורם של מחלת הא”פ, כלומר זה היה חיסון צולב. חלפו עוד 44 שנים עד שהוסרה ההתנגדות לשימוש בתרכיב של ג'נר כחיסון חובה בעולם. בזכות החיסון התגברה הרפואה על מחלת האבעבועות השחורות שקטלה במרוצת הזמן מאות מיליוני בני אדם.

תרומת ה”נפש המוכנה” לחוכמה הסגאסיתבשנת 1854 התייחס לוּאִי פסטר לגילוי המקרי באומרו: בתחום התצפיות, המקרה תומך רק ב”נפש המוכנה” – “les esprits préparés”. הנפש שמאוחסנים בה ידע וניסיון קודמים, בעיקר בתחום בו עוסק החוקר, והחוכמה הסגאסית נעזרת בצורת מחשבה זו לזיהויו של הגילוי המקרי (הביטוי “נפש מוכנה” המופיע בספרות נגזר מהתרגום מאנגלית prepared mind””).

פסטר ביסס את אמירתו על סמך “הנפש המוכנה” שלו; הוא ידע על עבודתו של ג'נר על החיסון בפני אבעבועות שחורות (חיסון צולב) עוד לפני שהחליט ליצור חיסון נגד מחלת הכולרה של העופות. בניגוד לג'נר, הוא כבר זיהה את חיידקי הכולרה כגורם המחלה. עוזרו הזריק לעופות בטעות חיידקי כולרה מתרבית ישָנה שבה איבדו את אלימותם. שלא כצפוי, עופות אלו לא מתו לאחר שהוזרקו להם חיידקי כולרה אלימים.

לעומת זאת, העופות כשלא קיבלו קודם לכן חיידקים מהתרבית הישנה מתו כשהוזרקו להם חיידקים אלימים. בניסוי זה גילה פסטר וזיהה את עיקרון החיסון הישיר באמצעות חיידקים מוחלשים בסיוע “הנפש המוכנה” – אותה צלילות מחשבה שהוכנה, כאמור, על ידי עבודתו של ג'נר ושל חוקרים נוספים לגבי העיקרון של פיתוח חיסון.

הדוגמא הבאה מתייחסת לפלמינג (Fleming) ולגילוי הפניצילין. שנים קודם לכן, הכין פלמינג בצלחת פטרי תרבית מהפרשה נוזלית מאפו. כשבחן את הצלחת זלגה לתוכה דמעה מעינו. למחרת הבחין שבמקום שבו נחתה הדמעה נוצר משטח נקי מחיידקים. מסקנתו היתה שהדמעה הכילה אנזים שגרם לפירוק התרבית (האנזים הוא ליזוזים).

הערך השימושי של גילוי זה היה שולי, אך הוא נחרת בתודעתו של פלמינג והכין אותו לגילוי דומה אחר. בשנת 1928 חקר פלמינג את מחלת השפעת. באחת מצלחות הפטרי התפתח תפטיר פטרייה וסביבו משטח נקי מחיידקים. פלמינג נזכר בגילוי הקודם של הליזוזים, והסיק שהחומר המופרש מהפטרייה קטל את חיידקי הסטפילוקוקוס שצמחו בצלחת. הפטרייה הזו הוגדרה כפניציליום נוֹטַאטוּם, והחומר האנטיביוטי נקרא פניצילין.

לולא השתתפות “הנפש המוכנה” בגילוי, היתה צלחת הפטרי מוצאת את דרכה אל פח האשפה במחשבה שנבגי הפטרייה “קלקלו” את הניסוי. האם אמרתו של פסטר נכונה לגבי כל גילוי מקרי שהוא? הפיזיקאי ז'וסף הנרי (Henry) הקדים את פסטר כשאמר: “הזרעים של תגליות גדולות צפות כל העת סביבנו, אבל הם מכים שורש רק אם נפשותינו מוכנות לקלוט אותם”. נראה שהאמירות אינן מתאימות במקרה שהנפש אינה מוכנה לקלוט ולזהות את הגילוי: מצב שמחייב הפעלת חוכמה סגאסית יוצאת מגדר הרגיל.

היעדר קיבוע מחשבתי

לעתים מגלה הגמ”ס אינו מסוגל למצות את מלוא הפוטנציאל השימושי מהגילוי המקרי, כדוגמת פלמינג, שלא זיהה את ייעודו של הפניצילין כתרופה שפועלת בתוך הגוף. לעומתו, פיתחו הפתולוג הַאוּוארד פְלוֹרי ((Florey והכימאי אֶרֶנְסט צֵ'יין (Chain) ואנשי צוותם באוקספורד את הפניצילין של פלמינג לתרופה שפועלת בתוך הגוף. מדוע פלמינג לא קידם בעצמו את הפיתוח שביצעו פלורי צ'יין? (שלושתם זכו במשותף ב- 1945 בפרס נובל עבור פיתוח הפניצילין).

לכאורה חסרה לפלמינג המיקרוביולוג ההתמחות הדרושה לפתח את הפניצילין לתרופה שפועלת בתוך הגוף. אלא שפלמינג לא תמך מסיבות שונות בקידום הפניצילין מעבר לשימוש בתמצית הפטרייה לריפוי זיהומי עור. למעשה, לפלמינג חסרה הפתיחות להעריך נכונה את השימוש המגוון בפניצילין, גישה ששררה כנראה גם בסביבתו המדעית, והוא לא האמין שהפניצילין יוכל לשמש תרופה יעילה נגד מחלות זיהומיות בתוך הגוף, אלא רק כחיסון. על גישה זו אמר ארנסט צ'יין שהיא “דוגמא טובה לכך שדעות מגובשות מראש ומקובעות במדע עלולות להחניק את הדמיון ולעכב את ההתקדמות”. זו, אם כן, דוגמא מובהקת לתפקיד הנפש המוכנה בגילוי המקרי.

בסופו של דבר, מותנה פיתוחם של שני טיפוסי הגילוי המקרי למוצרי תועלת בתשתית כלכלית ובהתאמה אישית. לכן, לעתים חולפות שנים רבות עד שהמוצר יהפוך בר שימוש. לעומת זאת, הסיכוי לאתר גמ”ס או גם-נ”ס גובר בהתנהלות מדעית מתאימה, כפי שהיטיב לנסח קארל ציגלר (Ziegler), שגילה במקרה ב- 1953 שיטה לייצור פוליאתילן: “לשים עין להתפתחויות בלתי צפויות בניסוי או בתצפית ולא להזניח אותן גם אם הן לא רלבנטיות לנושא המחקר המקורי”. ומה באשר לזיהוי נכון של התגלית? לכך תסייע החוכמה הסגאסית, בתמיכת “הנפש המוכנה”.